[实用新型]绝热串级调温气固相反应器

说明书

本实用新型涉及一种在有流体和固体颗粒情况下进行催化反应的装置，具体地说是一种流体连续通过多个床的气固相传热反应器。

合成氨及甲醇为气－固相可逆催化放热反应，反应进行的同时热量需不断移出。现有合成氨及甲醇反应器多为冷管型，即在触媒层中装入冷管以移走热量。由于存在冷管效应，触媒装置少，装置寿命短等弊端，近年来又新开发出了绝热型氨合成反应器。CN90208727号专利公开的就是一种绝热型催化合成反应器。该反应器包括有外筒和内筒，外筒上口的顶盖上有安装电加热器的中心套管，该套管与内筒的顶面连通。内筒中设置有三层触媒筐和两个层间换热器。内筒中的中心管从主换热器的上面通到内筒上的第一层触媒筐顶面。该反应器的一二层触媒筐之间是间接式换热器，二三层之间是直接冷激式换热器。这种结构虽较冷管型反应器有了较大进展，但由于二三层触媒间仍为直接冷激式换热，会造成触媒寿命短和合成转化率低的现象。一二层间换热器采用的是折流式结构（即冷气管直通到换热器下层），造成冷气下降管一侧温度偏低，使下层触媒温度分布不均，易使触媒中毒和影响反应效果。

本实用新型的目的就是提供一种换热效果好、温度分布均匀的气固相反应器，以克服现有装置的不足，提高合成转化率。

本实用新型是这样实现的：在现有专利公开的反应器基础上，将二三层间的换热器由直接冷激式变为串级间接换热式，即将该换热器与中心管相连通，取消通入该换热器的冷气管，从而一方面构成了反应器主体的全绝热间接换热结构，以消除冷管效应及相应的弊端；另一方面实现了串级调温，使传热温差增加，换热效果增强。另外，在一二层间换热器的底部设置有冷气分布器，以解决温度偏流问题。

下面结合附图对本实用新型做进一步详述。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是直接调温分布器的俯视图。

如图1所示，本实用新型的主体结构与现有反应器的结构基本相同，外筒1、内筒10、顶盖2、三层触媒筐5、6、7及主换热器3等部分的形状和位置关系基本保持不变。所改进部分是二三层间换热器9与中心管4相连通，即中心管4截断，从上、下两边接于换热器9的上、下管板12、13的中心孔上，从而构成层间换热器与主换热器的串级调温。换热器9可由自已的管壁围成，为简化结构，可直接用内筒壁代做换热器管壁，即二三层间换热器9的管壁和内筒10一体。由于换热器9和内筒壁制成一体，为使触媒能进入第三层触媒筐7，应在换热器9的上、下管板12、13之间设置有贯通的预留触媒装卸孔14，即焊接一根通管，以走触媒。此时，换热器9中间的折流板环15仍固定于换热器管壁（即内筒壁）上，而因取消了原有层间换热器中的中心套管，故折流板盘16则通过与预留触媒装卸孔14的相接而定位。

本装置所改进的第二部分是一二层间换热器8的底部设置有冷气分布器11，以改善冷气的分布，克服温度偏流问题。一二层间换热器8底部的冷气分布器11是在贯穿该换热器8的竖直管17的根部接一水平环管18，水平环管18位于换热器8的底部，并有向上开通的分布管19伸入换热器8内，水平环管18可以是圆形，也可以是正多边形。在环管上设置的分布管19可通过管径的变化来使冷气分布均匀，即距竖直冷气管17稍近的分布管的管径略小，稍远的分布管的管径略大。也可用同径的分布管，通过非均匀排布使通入换热器8的冷气均匀。换热器8的结构与原有结构基本相同，包括有上、下管板、中心套管、折流板盘、折流板环和管壁等几部分。在本装置中的两层间换热器8、9中，还仍保留有供反应气通过的列管的设置。

图1中，在本装置中的中心管4上，还可串接有波纹管热补偿器20，该补偿器位于第三层触媒筐7的中部位置，以对层间换热器9进行直接补偿。

本装置的另一改进结构是在内筒10顶面和第一层触媒筐5之间设置有直接调温分布器21，该分布器（如图1、2所示）是在一竖直管下连通一水平环管，水平环管的上表面开有均布的细孔。其结构与冷气分布器11雷同，只是省略了分布管19。